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Einrichtung zum Synchronisieren von kurbellosen Motorkompressoren mit zwei gegenläufigen Frei- flugkolben.
Die Wirkungsweise der kurbellosen Motorkompressoren mit zwei gegenläufigen Freiflugkolben ist bereits bekannt. In dem zwischen den beiden Kolben befindlichen Raume ist die Brennkammer der Brennln'aftmasc1'ine eingerichtet, wogegen in den äusseren Räumen die Kompressoren vorgesehen sind.
In Fig. 1 der Zeichnung ist eine solche Anordnung schematisch dargestellt, die aus dem Zylinder 1 sowie den beiden gegenläufigen Freiflugkolben 2 und 3 besteht. Die praktische Verwirklichung einer solchen Anordnung lässt eine völlig zuverlässige Synchronisierung der Bewegungen der beiden Kolben als notwendig erscheinen.
Ist nämlich die Bewegung der beiden mit gleichen Massen ausgestatteten Kolben synchron, so befindet sich der gemeinsame Schwerpunkt der beiden Kolben stets in der Symmetrieebene der Gesamtanordnung. Sind die Kolbenmassen dagegen verschieden, so wird bei einer Synchronbewegung die Lage des gemeinsamen Schwerpunktes der Kolben zwar nicht der Symmetrieebene entsprechen, sie wird jedoch auch unverschiebbar sein.
Eine Störung der Synehronbewegung der beiden gegenläufigen Kolben würde die Möglichkeit der Anwendung des Dieselverfahrens in Frage stellen und das Fundament der Maschine gefährden.
Es sind nun Synchronisierungsvorriehtungen vonFreiflugkolben-Motorkompressoren mit zwei gegen- läufigen Kolben bekanntgeworden, die teils auf rein mechanischer Wirkung (Verwendung von Winkelhebeln oder Zahnstangengetrieben), teils auf der Verwendung von ausgleichenden Druckölleitungen beruhen. Beide genannten Synehronisierungseinrichtungen sind für sehr rasch laufende Maschinen unbrauchbar, da die Beschleunigung der verhältnismässig grossen starren oder flüssigen Massen bei grossen
Geschwindigkeiten ausserordentlich grosse Kräfte erfordert.
Die auch bereits bekanntgewordenen Verbindungsleitungen zwischen den Luftdruckkissen von Freiflugkolbenmaschinen dienen nicht als Synchronisierungsvorrichtungen, da sie nicht jene Kompressionsräume verbinden, aus denen Luft nach aussen zu Verbrauchszwecken entnommen wird.
Die gekennzeichneten Übelstände werden durch die pneumatische Synchronisierungseinrichtung beseitigt, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet.
Die Erfindung beruht darauf, dass das an sich bekannte Luftleitungsrohr jene Kompressionsräume des Freiflugkolben-Motorkompressors verbindet, aus denen Luft nach aussen entnommen wird, und dass dieses Rohr einen so kleinen Querschnitt im Verhältnis zum Zylinderquerschnitt (unterhalb 1/"deys letzteren) besitzt, dass darin Widerstände beim Durchfluss von Luft entstehen. Sind die Kolbenbewegungen (Fig. l) synchron, so strömt zwar mit Rücksicht auf die unveränderliche Gleichheit der Drücke in beiden Kompressoren die Luft nach der Synehronisierrohrleitung 4 (Fig. 1), und sie entweicht auch aus derselben, es findet jedoch keine Strömung durch die Symmetrieebene der Rohrleitung statt.
Erfolgt dagegen eine Störung des Synchronismus und stehen beide Kolben 2 und 3 in der betreffenden Arbeitssphase einander nahe und z. B. auf der linken Seite der Zylindersymmetrieebene, so eilt bei der folgenden Kolbenbewegung nach den Zylinderenden zu der linke Kolben dem rechten Kolben vor, was zur Folge hätte, dass die Drücke auf der linken Kompressorseite stets höher sind als jene auf der rechten Seite. Da aber das Verbindungsrohr a einen Durchfluss eines Teiles des linken Kompressorvolumens nach der entgegengesetzten Seite zulässt, so erfolgt das Arbeitsspiel des Kolbens 2 bei verringerter Luftmenge. Nachdem ferner die kinetischen Energien der beiden Kolben 2 und 3 gleich sind, hat die Kom-
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links betrug.
Die die beiden Kompressoren verbindende Rohrleitung 4 dämpft also die Sehwingbewegungen des Schwerpunktes der beiden Kolben, wirkt also synchronisierend auf den Motorkompressor. Der erforder-
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geschwindigkeit ab. Eine Rohrleitung von kleinem Querschnitt diimpft energischer kleine Abweichungen vom Synchronismus, reagiert jedoch nur sehwach auf bedeutende Abweichungen. Im Gegenteil dämpft eine Rohrleitung von grösserem Durchmesser energischer grosse Abweichungen vom Synchronismus, ist jedoch gleichzeitig unwirksam gegenüber kleinen Abweichungen.
Um nicht nur grosse, sondern auch kleine Abweichungen vom Synchronismus wirksali zu dämpfen. wird erfindungsgemäss die schematisch in Fig. 2 dargestellte Ergänzung eingeführt, wobei l'den Zylinder und 2'und 3'die gegenläufigen Kolben bedeuten. Die eigentliche Synchronisiervorrichtung besteht in diesem Falle aus zwei Rohrleitungen 5 und 6 sowie der Umlaufrohrleitung 7, die beide Kompressoren stets verbindet und deren Durchmesser so gewählt ist, dass sie kleine Abweichungen vom Synchronismus energisch dämpft. Tritt jedoch eine grössere Abweichung vom Synchronismus auf, durch die ein grösserer Unterschied der Drücke zwischen den beiden Kompressoren erzeugt wird, so öffnen sich selbsttätig die Ventile 8 und 9, die grössere Durchflussquerschnitte freigeben, was zur Folge hat, dass jetzt die grossen Abweichungen energisch gedämpft werden.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt worden.
Hiebei sind die Zylinder mit den Zahlen 1" und 1'" und die Kolben mit den Zahlen 2", 3"und 2'"sowie. 3'" bezeichnet worden.
In der Einrichtung nach Fig. 3 ist eine Synchronisierungsrohrleitung 10, 11 vorgesehen, die mit nur einem Rückschlagventil- ? sowie mit einer dazu parallelen Umlaufrohileitung J versehen ist. Dieses System besitzt die Eigenschaft, dass kleine Abweichungen vom Synchronismus durch das Umlaufrohr 1.'3. grosse dagegen durch das Ventil 12 gedämpft werden. Ähnlich wirkt die in Fig. 4 dargestellte Rohrleitung 14, 15, die ebenfalls mit nur einem Rückschlagventil versehen ist, das jedoch sozusagen in Reihenschaltung zur Rohrleitung eingefügt ist.
Da das Zusammentreffen der beiden Kolben 2", 3", 2"', 3'"bei
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zulässt, so kommt ein solcher Luftdurchfluss nur dann in Frage, wenn die beiden Kolben links von der Symmetrieebene zusammentreffen, also mit andern Worten nur in jedem zweiten Arbeitshube des Motorkompressors.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Synchronisieren von kurbellosen Motorkompressoren mit zwei gegenläufigen Freiflugkolben und einem Verbindungsrohr zwischen den Kompressionsräumen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrohr (4) jene Kompressionsräume verbindet, aus denen Luft nach aussen entnommen wird, und einen so kleinen Querschnitt im Verhältnis zum Zylinderquerschnitt (unterhalb Vco des letzteren) besitzt, dass in der Rohrleitung Durchflusswiderstände entstehen.